几种除草剂在内蒙古土默川灌区玉米田的应用研究

针对内蒙古土默川灌区玉米田农药投入量大、利用效率低等问题,选择定点观测与踏查相结合的方法,调查内蒙古土默川灌区玉米田间杂草发生规律并筛选适宜该区的除草剂种类,主要结论如下:内蒙古土默川灌区玉米田主要杂草为灰菜、马齿苋、稗草、圆叶锦葵、反枝苋、田旋花、马唐、苣荬菜、曼陀罗等;试验选用的除草剂中,封闭除草剂乙莠·滴辛酯和茎叶除草剂烟莠·滴辛酯对该区域玉米田的杂草防除效果最好。

毛果杨多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白家族PtPGIP的生物信息学分析

植物多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(Polygalacturonase-inhibiting protein,PGIP)可特异性识别病原菌分泌的多聚半乳糖醛酸酶,从而抑制病原菌对植物细胞壁重要成分——果胶的降解,以增强植物病原菌抗性。为探明模式树种杨树PGIP抗病机制,对毛果杨PGIP(PtPGIP)家族成员进行鉴定,以及对蛋白质理化性质和结构、系统进化、基因表达模式进行分析。结果表明,毛果杨基因组中鉴定到4个PtPGIP基因,其中,PtPGIP1和PtPGI2位于6号染色体串联重复,PtPGIP3和PtPGIP4位于16号染色体串联重复;PtPGIP1是假基因,PtPGIP2、PtPGIP3、PtPGIP4具有完整的PGIP蛋白结构域。PtPGIP均为疏水蛋白,具有良好的脂溶性,且具有3~7个N-糖基化位点。亚细胞定位预测表明,其可能定位于细胞外。除PtPGIP1以外,PtPGIP2、PtPGIP3、PtPGIP4蛋白均包含10个LRR片段,LRR中的保守序列xxLxLxx及蛋白质分子对接均表现出差异性。PtPGIP基因的表达具有组织特异性,PtPGIP1基因在各个组织部位的表达水平均较低,PtPGIP2和PtPGIP4基因在根、幼苗、花序中的表达量高于叶片,尤其是PtPGIP2基因在花序中的表达量最高,说明毛果杨PGIP基因家族发生了功能分化,使其在应对多种逆境胁迫中发挥重要作用。

羊草LcZIP1的铁转运功能鉴定

羊草在我国内蒙古草原广泛分布,是重要的乡土牧草,然而关于羊草矿质营养吸收的分子机制尚未受到广泛关注。关于ZIP家族在植物吸收和转运必需微量元素和重金属过程中的作用,在模式植物和农作物中研究较多。本研究从羊草转录组数据库中筛选到一个与ZIP同源的基因Lc206852,发现其与拟南芥ZIP家族的Zn^(2+)转运蛋白AtZIP1亲缘关系较近,因此将其命名为LcZIP1。利用TMHMM Server v.2.0进行跨膜域分析发现,LcZIP1是一种跨膜蛋白,有9个跨膜域,与禾本科短柄草属植物ZIP亲缘关系最近。将LcZIP1-GFP瞬时转染烟草叶表皮细胞和羊草叶原生质体进行亚细胞定位,发现LcZIP1定位于内质网。通过实时荧光定量PCR分析发现,缺铁、高铁和高锌环境可诱导LcZIP1表达,表明LcZIP1参与环境中Zn和Fe营养水平的响应。最后通过酵母功能互补试验证明,LcZIP1在低铁条件下能够使低铁敏感酵母突变体(△fet3/△fet4)恢复生长,暗示LcZIP1具有Fe^(2+)转运功能。以上结果对日后开发和利用微量元素强化农作物品质具有一定的参考价值。

羊草锌转运蛋白LcZNE1功能的鉴定

从羊草转录组数据库中筛选出基因Lc240210,发现其编码蛋白与拟南芥Zn2+转运蛋白AtZNE1同源,因此将其命名为LcZNE1。生物信息学分析表明,LcZNE1是膜蛋白,有15个跨膜域,与二穗短柄草亲缘关系最近,具有Zn2+配基。通过瞬时转染烟草叶表皮细胞和羊草叶原生质体发现,LcZNE1定位于内质网。实时荧光定量PCR分析发现,在高锌和低铁条件下LcZNE1基因表达上调,LcZNE1参与Zn和Fe营养调控。酵母功能互补试验证明,LcZNE1能够增强高锌敏感酵母突变体(△zrc1/△cot1)对高锌条件的抗性,具有Zn2+转运功能。等温滴定量热法(ITC)发现,LcZNE1有8条非跨膜域短肽与Zn2+结合,包括胞质面和非胞质面各4条短肽,其中Non-CytoⅡ与Zn2+结合能力强。

六种除草剂对春玉米田的杂草防除效果研究

目的:研究不同种类及用量的除草剂在春玉米田的杂草防除效果。方法:采用田间随机区组排列,调查研究6种不同除草剂分别在两个不同浓度条件下及是否添加助剂等对春玉米田杂草的防除效果和对春玉米产量的影响。结果:封闭除草剂乙莠·滴辛酯(低浓度)的株防效和鲜重防效最高,杂草防除效果最好,玉米籽粒产量最高,但高低浓度间没有明显差异,低浓度就具有非常好的效果,减药达27.3%。3种茎叶除草剂中,低浓度的硝烟莠去津效果最好,助剂添加后,杂草株防效提高,产量提升,减药比例为27.3%。结论:在燕山北部丘陵区,低浓度的封闭除草剂乙莠·滴辛酯和茎叶除草剂硝烟莠去津,对玉米安全,除草效果良好,可以作为该区玉米田的主要除草剂进行使用。

西伯利亚白刺L-半乳糖-1-磷酸磷酸酶基因克隆与序列分析

目的克隆西伯利亚白刺Nitraria sibirica维生素C合成过程中L-半乳糖-1-磷酸磷酸酶(L-galactose-1-phosphate phosphatase,GPP)编码基因。方法利用生物信息学方法对西伯利亚白刺三代转录组数据进行分析,共鉴定出2个GPP基因,并从西伯利亚白刺中成功克隆得到2条NsGPP基因序列,进一步利用生物信息学方法对其理化性质、蛋白结构、保守序列以及系统进化等进行分析,并结合RNA-seq数据分析其在盐胁迫下的表达模式,利用qRT-PCR实验检测其在不同组织中的表达水平。结果从西伯利亚白刺中成功鉴定克隆出2个NsGPP基因,2个NsGPP基因所编码蛋白均含有保守的FBPase/IMPase/glpX-like(FIG)结构域,且与其他植物GPP蛋白具有较高的相似性。利用多个物种的GPP蛋白序列构建系统进化树,结果显示西伯利亚白刺与灌木或半木质化草本植物亲缘关系更近。Motif分析发现NsGPP蛋白与拟南芥等GPP蛋白较为相似,但也存在差异,并且2个NsGPP蛋白之间也存在差异。此外,NsGPP1与NsGPP2的蛋白三维结构之间也存在微小差别。RNA-seq分析表明,不同浓度NaCl处理下,NsGPP1的表达逐步升高的趋势,而NsGPP2的表达量则较低,且在盐胁迫后其表达水平逐渐降低。qRT-PCR实验结果显示,白刺GPP基因的表达存在组织表达特异性,且在同一组织中NsGPP1的表达水平显著高于NsGPP2。结论从西伯利亚白刺中成功克隆到2个NsGPP基因,其编码蛋白均含有保守的FIG结构域,且与拟南芥等草本植物的GPP蛋白更为相似。NsGPP基因在不同组织中表达水平具有显著差异,其中NsGPP1可能参与西伯利亚白刺维生素C生物合成并参与白刺抵抗盐胁迫。为进一步解析白刺维生素C生物合成以及耐盐分子机制提供了理论依据。